INDICE

ContenidoINDICE1INTRODUCCIN41.1.JUSTIFICACIN41.2.METODOLOGADELA INVESTIGACIN51.3.RESUMEN51.4.HISTORIA61.5.BOBINA DE RUHMKORFF8GENERALIDADES82.1.TIPOS DE TRANSFORMADORES, DESIGNACIONES Y8SIMBOLISMOS.82.2.SEGUN SU FUNCIONALIDAD10LEYESFSICAAPLICADAS A LOS TRANSFORMADORES203.1.Ley deinduccinelectromagntica de Faraday203.2.Ley de Ampre original213.3.Ley de Ampre-Maxwell213.4.Laley de Ohm223.5.Ley de Gauss para el campo magntico223.6.FENMENOS FSICOS DE UN TRANSFORMADOR233.7.Induccin Electromagntica243.8.FUNDAMENTO DE LOS TRANSFORMADORES DE POTENCIA.253.9.FINALIDAD DE LOS TRANSFORMADORES.273.10.REFRIGERACIN.273.11.CONSERVACIN DEL ACEITE.293.12.0TR0S DIELCTRICOS.293.13.POLARIDADES.30REDUCCIN DE LOS VALORES DE UN TRANSFORMADOR A LA TENSIN DE UNO DE SUS ARROLLAMIENTOS.304.1.DETERMINACIN TERICA DE PARMETROS ELCTRICOS34CONEXIONES TRIFSICAS375.1.Grupos de Conexin de Transformadores Trifsicos385.2.REL DE BUCHHOLZ40CONEXIONES TRIFSICAS Y USOS416.1.CONEXIONES TRANSFORMADORES TRIFASICOS416.2.TRANSFORMACIN TRIFSICA UTILIZANDO DOSTRANSFORMADORES.47APLICACIONES PRCTICAS DE LOS TRANSFORMADORES50CONCLUSIONES52Bibliografa53

INTRODUCCINSe denominatransformadora undispositivo elctricoque permite aumentar o disminuir latensinen un circuito elctrico decorriente alterna, manteniendo lapotencia. Lapotenciaque ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin prdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las mquinas reales presentan un pequeo porcentaje de prdidas, dependiendo de su diseo y tamao, entre otros factores.El transformador es un dispositivo que convierte la energa elctrica alterna de un cierto nivel de tensin, en energa alterna de otro nivel de tensin, basndose en el fenmeno de lainduccin electromagntica. Est constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un ncleo cerrado de materialferromagntico, pero aisladas entre s elctricamente. La nica conexin entre las bobinas la constituye elflujo magnticocomn que se establece en el ncleo. El ncleo, generalmente, es fabricado bien sea de hierro o de lminas apiladas deacero elctrico, aleacin apropiada para optimizar el flujo magntico. Las bobinas o devanados se denominanprimarios y secundarios segn correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestin, respectivamente. Tambin existen transformadores con ms devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensin que el secundario.Se denominatransformadora undispositivo elctricoque permite aumentar o disminuir latensinen un circuito elctrico decorriente alterna, manteniendo lapotencia. Lapotenciaque ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin prdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las mquinas reales presentan un pequeo porcentaje de prdidas, dependiendo de su diseo y tamao, entre otros factores.El transformador es un dispositivo que convierte la energa elctrica alterna de un cierto nivel de tensin, en energa alterna de otro nivel de tensin, basndose en el fenmeno de lainduccin electromagntica. Est constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un ncleo cerrado de materialferromagntico, pero aisladas entre s elctricamente. La nica conexin entre las bobinas la constituye elflujo magnticocomn que se establece en el ncleo. El ncleo, generalmente, es fabricado bien sea de hierro o de lminas apiladas deacero elctrico, aleacin apropiada para optimizar el flujo magntico. Las bobinas o devanados se denominanprimarios y secundarios segn correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestin, respectivamente. Tambin existen transformadores con ms devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensin que el secundario.

JUSTIFICACIN

Por medio de esta recopilacin deinformacinpretendemos hacer llegar a generaciones futuras en el rea y personas interesadas en el tema informaciones claras y concisas en lo que es el tema de lostransformadores.Por medio de este las personas interesadas podrn tener unaprendizajeclaro y de forma fcil ya que este detalla paso por paso desde como surgen los transformadores, como fabricarlos, lasecuacionesque se usan en sus clculos, los tipos de transformadores, sus formas de manejos y hasta las principales fallas que puedan presentarse.Este tema ser de granutilidadpara los estudiantes de electricidad, electrnica,electromecnicay muchas reas tecnolgicas

METODOLOGADELA INVESTIGACIN

TIPO DE INVESTIGACINEstetrabajose basa en unainvestigacindescriptiva, ya que, nos limitamos a explicar transformadores en forma general que existen en la actualidad.

TCNICA DE INVESTIGACIN.La tcnica utilizada para esta investigacin fue la recopilacin mediantedatos, medianteinvestigacionesenlibroscomo en pginas deInternet, relacionadas con el tema en cuestin.

RESUMEN

Untransformadores una mquina elctrica que permite aumentar o disminuir el voltaje o tensin en un circuito elctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia. Lapotenciaque ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal, o sea, sin prdidas, es igual a la que se obtiene a la salida. Las mquinasreales presentan un pequeo porcentaje de prdidas, dependiendo de sudiseo, tamao, etc.Unmotor elctricoes una mquina elctrica que transformaenerga elctricaen energamecnicapor medio de interacciones electromagnticas. Algunos de los motoreselctricos son reversibles, es decir, pueden transformar energamecnicaen energa elctrica funcionando como generadores. Losmotores elctricosde traccin usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos regenerativos.Se denominagenerador elctricoa todo aquel dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial elctrico entre dos de sus puntos, llamados polos, o terminales. Los generadores elctricos son mquinas destinadas a transformar la energa mecnica en elctrica. Esta transformacin se consigue por laaccinde uncampo magnticosobre los conductores elctricos dispuestos sobre una armadura (denominada tambin estator). Si mecnicamente se produce unmovimientorelativo entre los conductores y el campo, se generara unafuerzaelectromotriz (F.E.M.) la cual produce energa del tipoelectricidad.Es aquel dispositivo capaz de modificar alguna caracterstica de la energa elctrica y su principio estructural en dos bobinas con dos o ms devanados o arrollamientos alrededor de un centro comn llamado ncleo. El ncleo es el elemento encargado de acoplar magnticamente loa arrollamientos de las bobinas primaria y secundaria del transformador. Esta construido superponiendo numerosas chapas de aleacinacero- silicio, fin de reducir las prdidas por histresis magntica y aumentar la resistividad del acero. Su espesor suele oscilar entre 0,30 y 0,50 mm. La forma ms sencilla de construir el ncleo de un transformador es la que consta de tres columnas, las cuales se cierra por las partes superior e inferior con otras dos piezas llamadas yugo o culata.HISTORIA

Los transformadores elctricos han sido uno de los inventos ms relevantes de la tecnologa elctrica. Sin la existencia de los transformadores, sera imposible la distribucin de la energa elctrica tal y como la conocemos hoy en da. La explicacin es muy simple, por una cuestin de seguridad no se puede suministrar a nuestros hogares la cantidad de Kw que salen de una central elctrica, es imprescindible el concurso de unos transformadores para realizar el suministro domstico.

La fabricacin de transformadores comenz en la mayora de los pases de Europa y EEUU. ASEA, BBC, General Electric, Westinghouse y otras compaas adquirieron rpidamente experiencia en la fabricacin e instalacin de transformadores El aparato que aqu se describe es una aplicacin, entre tantas, derivada de la inicial bobina de Ruhmkorff o carrete de Ruhmkorff, que consista en dos bobinas concntricas. A una bobina, llamada primario, se le aplicaba una corriente continua proveniente de una batera, conmutada por medio de un ruptor movido por elmagnetismogenerado en un ncleo de hierro central por la propia energa de la batera. El campo magntico as creado variaba al comps de las interrupciones, y en el otro bobinado, llamado secundario y con mucho ms espiras, se induca una corriente de escasovalorpero con unafuerzaelctrica capaz de saltar entre las puntas de un chispmetro conectado a sus extremos.Tambin da origen a las antiguas bobinas de ignicin del automvil Ford T, que posea una por cada buja, comandadas por un distribuidor que mandaba la corriente a travs de cada una de las bobinas en la secuencia correcta.Uno de los primeros transformadores trifsicos construido segn una patente de Johan Wenstrm, el genio tcnico de los primeros aos de ASEA. Wenstrm denomin a su transformador conversor triple Quin invent el transformador? Ott Blthy, Dri Miksa, Kroly Zipernowsky del Imperio Austro-Hngaro. En primer lugar diseado y utilizado el transformador en tanto experimental, y los sistemas de commercian. Later on Lucien Gaulard , Sebstian Ferranti , and William Stanley perfected the design. Ms tarde, Lucien Gaulard , Ferranti Sebastin, y Stanley William perfeccionado el diseo. see the next question for more details.

Cundo se invent el transformador? : La propiedad de la induccin fue descubierta en la dcada de 1830 pero no fue hasta 1886 que William Stanley , trabajando para Westinghouse construy el primer transformador de refinado, de uso comercial. His work was built upon some rudimentary designs by the Ganz Company in Hungary (ZBD Transformer 1878), and Lucien Gaulard and John Dixon Gibbs in England. Su trabajo se basa en algunos diseos rudimentarios por la Compaa de Ganz en Hungra (ZBD transformador de 1878), y Lucien Gaulard y John Dixon Gibbs en Inglaterra. Nikola Tesla did not invent the transformer as some dubious sources have claimed. Nikola Tesla no invent el transformador como algunos han afirmado fuentes dudosas. The Europeans mentioned above did the first work in the field, George Westinghouse and Stanley made the transformer cheap to produce, and easy to adjust for final use. Los europeos mencionados anteriormente hizo el primer trabajo en el campo, George Westinghouse y Stanley hizo el transformador barato de producir, y fcil de ajustar para su uso final.

Primer transformador William Stanley construido en 1885

Primer transformador de Stanley que fue utilizado en la electrificacin de G reat B. (1886)

BOBINA DE RUHMKORFF

La llamada bobina de induccin o carrete de Rhumkorff, de invencin anterior a la de los transformadores de corriente alterna, es un verdadero transformador polimorfo y elevador, en el que se obtiene, a partir de una corriente primaria continua y de poca f.e.m. (pilaso acumuladores), otra de alta tensin y alterna. La corriente inductora que pasa por el primario, procede de una pila P o generador de corriente continua, que se convierte en intermitente por un interruptor que abre y cierra sucesivamente el circuito. En muchosmodelos, sobre todo en los ms pequeos, empleados antiguamente en medidas elctricas, este interruptor est formado por una masa metlica M, sostenida por una lmina de acero L, formando un resorte oscilante desde el punto fijo O. Un tornillo T, que apoya su punta en L, est encomunicacincon uno de los polos de la pila.

GENERALIDADES

1. TIPOS DE TRANSFORMADORES, DESIGNACIONES Y SIMBOLISMOS.Los transformadores pueden estar destinados a transformar potencias de cierta consideracin, alimentados por tensin y frecuencia fijas (transformadores de potencia). Pueden usarse en circuitos de la Tcnica de la comunicacin, previstos para trabajar con tensiones y frecuencias diversas (transformadores de comunicacin). Otra aplicacin consiste en facilitar la conexin adecuada de aparatos de medida o de proteccin (transformadores de medida).Por los sistemas de tensiones, se clasifican en monofsicos, trifsicos, trifsicos-exafsicos, trifsicos-dodecafsicos, trifsicos-monofsicos, etc.Segn aumenten la tensin o la disminuyan, se denominan transformadores elevadores o transformadores reductores Segn el medio ambiente para el que estn preparados, en transformadores para interior o tipo intemperie. .De acuerdo con el elemento refrigerante que requieran, en transformadores en seco, en bao de aceite, con pyraleno.

Seg n puedan proporcionar permanentemente su potencia nominal con refrigeracin natural o no, se distinguen los transformadores con refrigeracin natural de los transformadores con refrigeracin forzada.El arrollamiento que recibe la energa activa se llama primario; el que la suministra, secundario.El arrollamiento con mayor tensin recibe el nombre de devanado de alta (AT) o, aunque menos usual, mejor devanado de tensin superior, el de menor tensin es el de devanado de baja (BT) o devanado de tensin inferior. Los conceptos devanado de alta y devanado de baja, no coinciden, necesariamente, con los correspondientes a devanados o arrollamientos primario y secundario. Pueden existir transformaciones alta-alta, baja-baja, alta-baja y baja-alta.Los principales smbolos para la representacin de transformadores son:

Segn funcionalidadTransformadores de potencia

Transformadores de comunicaciones

Transformadores de medida

Por los sistemas de tensionesMonofsicos

Trifsicos

Trifsicos-exafsicos

Trifsicos-dodecafsicos

Trifsicos-monofsicos

Segn tensin secundarioElevadores

Reductores

Segn medioInterior

Intemperie

Segn elemento refrigeranteEn seco

En bao de aceite

Con pyraleno

Segn refrigeracinNatural

Forzada

SEGUN SU FUNCIONALIDAD

1. 2. 2.1. 2.1.1. 2.1.1.1. Transformador de potenciaDescripcin: Se utilizan para substransmisin y transmisin de energa elctrica en alta y media tensin. Son de aplicacin en subestaciones transformadoras, centrales de generacin y en grandes usuarios.

Caractersticas Generales: Se construyen en potencias normalizadas desde 1.25 hasta 20 MVA, en tensiones de 13.2, 33, 66 y 132 kV. Y frecuencias de 50 y 60 Hz.

Transformadores de medidaEntre los transformadores con fines especiales, los ms importantes son los transformadores de medida para instalar instrumentos, contadores y rels protectores en circuitos de alta tensin o de elevada corriente. Los transformadores de medida aslan los circuitos de medida o de rels, permitiendo una mayornormalizacinen laconstruccinde contadores, instrumentos y [rel] s.

Transformador de distribucin

Son los transformadores de potencias iguales o inferiores a 500 kVA y de tensiones iguales o inferiores a 67 000 V, tanto monofsicos como trifsicos. Aunque la mayora de tales unidades estn proyectadas para montaje sobre postes, algunos de los tamaos de potencia superiores, por encima de las clases de 18 kV, se construyen para montaje en estaciones o en plataformas. Las aplicaciones tpicas son para alimentar a granjas, residencias, edificios o almacenes pblicos, talleres y centros comerciales.

Se fabrican en potencias normalizadas desde 25 hasta 1000 kVA y tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV. Se construyen en otras tensiones primarias segn especificaciones particulares del cliente. Se proveen en frecuencias de 5060 Hz.

Entre los transformadores de distribucin tenemos: transformadores secos encapsulados en resina epoxi

Descripcin:Se utilizan en interior para distribucin de energa elctrica en media tensin, donde imposibilitan la utilizacin de transformadores refrigerados en aceite.Son de aplicacin en grandes edificios, hospitales, industrias, minera, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilizacin intensiva de energa elctrica.Caractersticas Generales:Su principal caracterstica es que son refrigerados en aire con aislacin clase F, utilizndose resina epoxi como medio de proteccin de los arrollamientos,. Se fabrican en potencias normalizadas desde 100 hasta 2500 kVA, tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV y frecuencias de 50 y 60 Hz.

transformadores hermticos de llenado integral Descripcin:Se utilizan en intemperie o interior para distribucin de energa elctrica en media tensinSon de aplicacin en zonas urbanas, industrias, minera, explotaciones petroleras, grandes centros comerciales Caractersticas Generales:Su principal caracterstica es que al no llevar tanque de expansin de aceite no necesita mantenimiento, siendo esta construccin ms compacta que la tradicional. Se fabrican en potencias normalizadas desde 100 hasta 1000 kVA, tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV y frecuencias de 50 y 60 H

transformadores ruralesDescripcin:Estn diseados para instalacin monoposte en redes de electrificacin suburbanas monofilares, bifilares y trifilares, de 7.6, 13.2 y 15 kV.

transformadores auto protegidos Aplicaciones El transformador incorpora componentes para proteccin del sistema de distribucin contra sobrecargas, cortocircuitos en la red secundaria y fallas internas en el transformador, para esto posee fusibles de alta tensin y disyuntor de baja tensin, montados internamente en el tanque, fusibles de alta tensin y disyuntor de baja tensin. Para proteccin contra sobre tensiones el transformador est provisto de dispositivo para fijacin de pararrayos externos en el tanque.

Caractersticas: Potencia: 45 a 150KVA Alta Tensin: 15 o 24,2KVBaja Tensin: 380/220 o 220/127

B.-SEGN LOS SISTEMAS DE TENSIONES transformadores trifsicos Tienen tres bobinados en su primario y tres en su secundario. Pueden adoptar forma de estrella (Y) (con hilo de neutro o no) o de tringulo () y las combinaciones entre ellas: -, -Y, Y- y Y-Y. Hay que tener en cuenta que an con relaciones 1:1, al pasar de a Y o viceversa, las tensiones varan.

transformadores monofsicosSe aplica ntegramente y es vlido para cualquier tipo de transformacin polifsica, ya que basta considerar las fases una a una. La potencia nominal de un transformador monofsico es el producto de su tensin nominal primaria por la corriente primaria: Sn = Vn x In

C.- SEGN TENSION SECUNDARIO Elevador / ReductorSon empleados en las subestaciones de laredde transporte de energa elctrica, con el fin de disminuir las prdidas por efecto Joule. Debido a la resistencia de los conductores, conviene transportar la energa elctrica a tensiones elevadas, siendo necesario reducir nuevamente dichas tensiones para adaptarlas a las de utilizacin.

D.- SEGN SU CONSTRUCCIN AutotransformadorLos autotransformadores se usan normalmente para conectar dos sistemas de transmisin de tensiones diferentes, frecuentemente con un devanado terciario en tringuloPesa menos y es ms barato que un transformador y por ello se emplea habitualmente para convertir 220V a 125V y viceversa y en otras aplicaciones similares. Tiene el inconveniente de no proporcionar aislamiento galvnico entre el primario y el secundario.

Transformador toroidal

El bobinado consiste en un anillo, normalmente de compuestos artificiales de ferrita, sobre el que se bobinan el primario y el secundario.Son ms voluminosos, pero el flujo magntico queda confinado en el ncleo, teniendo flujos de dispersin muy reducidos y bajas prdidas por corrientes deFoucault.

Transformador de grano orientado

El ncleo est formado por una chapa de hierro de grano orientado, enrollada sobre s misma, siempre en el mismo sentido, en lugar de las lminas de hierro dulce separadas habituales. Presenta prdidas muy reducidas pero es caro. La chapa de hierro de grano orientado puede ser tambin utilizada en transformadores orientados (chapa en E), reduciendo sus prdidas.

Transformador de ncleo de aireEn aplicaciones de alta frecuencia se emplean bobinados sobre un carrete sin ncleo o con un pequeo cilindro de ferrita que se introduce ms o menos en el carrete, para ajustar su inductancia.

Transformador de ncleo envolvente

Estn provistos de ncleos de ferrita divididos en dos mitades que, como una concha, envuelven los bobinados. Evitan los flujos de dispersin.

Transformador piezoelctrico

Para ciertas aplicaciones han aparecido en elmercadotransformadores que no estn basados en el flujo magntico para transportar la energa entre el primario y el secundario, sino que se emplean vibraciones mecnicas en un cristal piezoelctrico. Tienen la ventaja de ser muy planos y funcionar bien a frecuencias elevadas. Se usan en algunos convertidores de tensin para alimentar los fluorescentes del backlight de ordenadores porttiles.

transformadores subterrneos Aplicaciones: Transformador de construccin adecuada para ser instalado en cmaras, en cualquier nivel, pudiendo ser utilizado donde haya posibilidad de inmersin de cualquier naturaleza.Caractersticas: Potencia: 150 a 2000KVA, Alta Tensin: 15 o 24,2KV, Baja Tensin: 216,5/125; 220/127;380/220;400/231V

E.-SEGUN SU APLICACIN Transformador de aislamiento

Proporciona aislamiento galvnico entre el primario y el secundario, de manera que consigue unaalimentacino seal "flotante". Suele tener una relacin 1:1. Se utiliza principalmente como medida de proteccin, en equipos que trabajan directamente con la tensin de red. Tambin para acoplar sealesprocedentes desensoreslejanos, en equipos de electro medicina y all donde se necesitan tensiones flotantes entre s.

Transformador de alimentacinPueden tener una o varias bobinas secundarias y proporcionan las tensiones necesarias para el funcionamiento del equipo. A veces incorporan fusibles que cortan su circuito primario cuando el transformador alcanza unatemperaturaexcesiva, evitando que ste se queme, con la emisin de humos y gasesque conlleva e, incluso,riesgode incendio. Estos fusibles no suelen ser reemplazables, de modo que hay que sustituir todo el transformador.

Transformador de pulsos

Es un tipo especial de transformador con respuesta muy rpida (baja autoinduccin) destinado a funcionar en rgimen de pulsos.

Transformador de lnea o flyback

Es un caso particular de transformador de pulsos. Se emplea en los televisores con TRC (CRT) para generar la alta tensin y la corriente para las bobinas de deflexin horizontal. Adems suele proporcionar otras tensiones para el tubo (Foco, filamento, etc.).

Transformador con diodo divididoSe llama diodo dividido porque est formado por variosdiodosms pequeos repartidos por el bobinado y conectados en serie, de modo que cada diodo slo tiene que soportar una tensin inversa relativamente baja. Se emplea para adaptarantenasy lneas de transmisin (tarjetas de red, telfonos...) y era imprescindible en los amplificadores devlvulaspara adaptar la alta impedancia de los tubos a la baja de los altavoces. Si se coloca en el secundario una impedancia de valor Z, y llamamos n a Ns/Np, como Is=-Ip/n y Es=Ep.n, la impedancia vista desde el primario ser Ep/Ip = -Es/nIs = Z/n.

Estabilizador de tensinEs un tipo especial de transformador en el que el ncleo se satura cuando la tensin en el primario excede su valor nominal. Entonces, las variaciones de tensin en el secundario quedan limitadas. Tena una labor de proteccin de los equipos frente a fluctuaciones de la red. Este tipo de transformador ha cado en desuso con eldesarrollode los reguladores de tensin electrnicos, debido a suvolumen, peso, precio y baja eficienciaenergtica.

Transformador hbrido o bobina hbrida

Es un transformador que funciona como una hbrida. De aplicacin en los [telfono]s, tarjetasde red, etc.

BalunEs muy utilizado como balun para transformar lneas equilibradas en no equilibradas y viceversa. La lnea se equilibra conectando a masa la toma intermedia del secundario del transformador.

Transformador electrnico

Posee bobinas y componentes electrnicos. Son muy utilizados en la actualidad en aplicaciones como cargadores para celulares. No utiliza el transformador de ncleo en s, sino que utiliza bobinas llamadas filtros de red y bobinas CFP (corrector factor de potencia) de utilizacin imprescindible en los circuitos de fuente de alimentaciones conmutadas.

Transformador de frecuencia variableSon pequeos transformadores de ncleo de hierro, que funcionan en la banda de audiofrecuencias. Se utilizan a menudo como dispositivos De acoplamiento en circuitos electrnicos para comunicaciones, medidas ycontrol. Es un auto transformador variable con el cual podemos obtener una tensin de salida de corriente alterna entre 0V y la tensin de alimentacin, generalmente 230V y 50Hz en Europa y 110V y 60Hz en Estados Unidos.

Transformador de medida

Transformador trifsico

LEYESFSICAAPLICADAS A LOS TRANSFORMADORES

2. Ley deinduccinelectromagntica de FaradayLaLeyde induccin electromagntica de Faraday establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en eltiempoel flujo magntico que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde:

Por medio del teorema de Stokes puede obtenerse una forma diferencial de esta ley:

En el caso de un inductor conNvueltas de alambre, la frmula anterior se transforma en:

Ley de Ampre original

La ley de Ampere, tambin conocida como efecto Oersted, relaciona un campo magntico esttico con la causa que la produce, es decir, unacorriente elctricaestacionaria. Una corriente elctrica produce un campo magntico, siguiendo la Ley de Ampre.Forma integralDada una superficie abierta S por la que atraviesa una corriente elctrica I, y dada la curva C, curva contorno de la superficie S, la forma original de la ley de Ampre paramediosmaterialeses:

Donde: : Campo magntico, : Corriente encerrada en la curva C

A partir del teorema de Stokes, esta ley tambin se puede expresar de forma diferencial:

Donde: : densidad de corriente que atraviesa el conductor.

Ley de Ampre-MaxwellEs la ley de Ampre generalizada y corregida por James Clerk Maxwell debido a la corriente de desplazamiento Este trmino introducido por Maxwell del campo elctrico en la superficie.

Forma integral

Forma diferencialEsta ley tambin se puede expresar de forma diferencial, Para el vaco:

Para medios materiales:

Laley de OhmUn conductor cumple la ley de Ohm slo si su curvaV-Ies lineal; esto es siRes independiente deVy deI.

Dnde: I= Intensidad en amperios (A), V= Diferencia de potencial en voltios (V), R= Resistencia en ohmios ().La formulacin original, es:

Siendo: densidad de la corriente, la conductividad elctrica : Campo elctrico

Ley de Gauss para el campo magntico

Las lneas de campo magntico comienzan y terminan en el mismo lugar, por lo que no existe un monopolo magntico.

Matemticamente esto se expresa as:Dnde: densidad de flujo magntico

Su forma integral equivalente:Esta ecuacin slo funciona si la integral est definida en una superficie cerrada.

FENMENOS FSICOS DE UN TRANSFORMADOR

ImpedanciaLa impedancia es una magnitud que establece la relacin (cociente) entre la tensin y la intensidad de corriente. La parte real de la impedancia es la resistencia y su parte imaginaria es la reactancia. Elconceptode impedancia generaliza laley de Ohmen el estudio de circuitos en corriente alterna (AC) ReactanciaEs la parte imaginaria de la impedancia ofrecida, al paso de la corriente alterna. En su acepcin ms general, el trmino reactancia significa sin prdidas, en su asociacin al mundo de los circuitos elctricos.Dependiendo del valor de la reactancia se puede decir que el circuito presenta reactancia capacitiva, cuando X0; o es puramente resistivo, cuando X=0. Vectorialmente, la reactancia inductiva y la capacitiva son opuestas.

La reactancia capacitiva se representa por Xc y su valor viene dado por la frmula:

En la que:Xc= Reactancia capacitiva en ohmiosC=Capacitancia en faradiosf=Frecuencia en hercios

La reactancia inductiva se representa por XL y su valor viene dado por:

En la que:XL= Reactancia inductiva en ohmiosL=Inductancia en henriosf=Frecuencia en hercio

Induccin ElectromagnticaLa induccin electromagntica es el fenmeno que origina laproduccinde una fuerza electromotriz (f.e.m. o voltaje) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magntico variable, o bien en un medio mvil respecto a un campo magntico esttico. Este fenmeno fue descubierto por Michael Faraday quin lo expres indicando que la magnitud del voltaje inducido es proporcional a la variacin del flujo magntico (Ley de Faraday).

Dnde:: Campo elctrico, : Elemento infinitesimal del contorno C, : Densidad de campo magntico S: Superficie arbitraria, cuyo borde es C.

Las direcciones del contorno C y de estn dadas por la regla de la mano derecha.Por otra parte, Heinrich Lenz comprob que la corriente debida a la f.e.m. inducida se opone al cambio de flujo magntico, de forma tal que la corriente tiende a mantener el flujo. Esto es vlido tanto para el caso en que la intensidad del flujo vare, o que el cuerpo conductor se mueva respecto de l.Matemticamente se puede expresar como: Dnde: = Fuerza electromotriz en voltios = Flujo magntico en weber t= Tiempo en segundos El signo () es debido a la Ley de Lenz.La induccin electromagntica es el principio fundamental sobre el cual operan transformadores, generadores,motores elctricos, la vitrocermica de induccin y la mayora de las demsmquinas elctricas.De forma ms general, las ecuaciones que describen el fenmeno son:

Teorema de Stokes ecuaciones de Maxwell

Inductancia (henrio (H))

En un Inductor o bobina, se denomina inductancia, L, a la relacin entre el flujo magntico y la intensidad de corriente elctrica I:

Se pueden medir las variaciones del flujo y eso slo a travs del voltaje V inducido en el conductor por la variacin del flujo. Con ello llegamos a una definicin de inductancia equivalente pero hecha a base de cantidades que se pueden medir, esto es, la corriente, el tiempo y la tensin:

Admitancia (Siemens moh) La admitancia de un circuito es la facilidad que este ofrece al paso de la corriente. Fue Oliver Heaviside quien comenz a emplear este trmino en diciembre de 1887.De acuerdo con su definicin, la admitanciaes la inversa de la impedancia,:

Conductancia (Siemens)Se denomina Conductancia elctrica (G) de un conductor a la inversa de la oposicin que dicho conductor presenta almovimientode los electrones en su seno, esto es, a la inversa de suresistenciaelctrica (R), por lo que:Dnde: G=Conductancia en Siemens R = Resistencia en Ohmios

FUNDAMENTO DE LOS TRANSFORMADORES DE POTENCIA.

Supngase un circuito magntico en el que se ha dispuesto un arrolla miento, segn figura 1-1,la. Se tiene constituida una bobina de reactancia

En las N1 espiras del arrollamiento se origina, por autoinduccin, una fuerza contra electromotriz (f.c.e.m.

Despreciando las cadas de tensin por resistencia (supngase R 1 = O), puede admitirse, en primera aproximacin, que la f c.e.m. es igual y de signo contrario a la tensin aplicada.

En la realidad, el arrollamiento tiene una resistencia Ri. Adems, el flujo no queda totalmente conducido por (confinado en) el circuito ferromagntico. Una parte d se establece en el aire. Es el llamado flujo de dispersin. En la figura se ha representado la bobina de reactancia real (Ri y d). Para mejor visin, se ha exagerado el flujo de dispersin, dejndose de dibujar el flujo conducido. La resistencia tiene valores relativamente reducidos. En esta primera visin, se seguir consideran do la bobina ideal (Ri = O, d = O).Si al ncleo se agrega un segundo arrollamiento se tendr constituido un transformador.Imagnese el transformador en vaco, es decir, con el segundo arrollamiento abierto (sin carga). En tal arrollamiento se induce la f.e.m. alterna senoidal.

Al ser i2 = O (vaco), e2 = u2, con lo que prescindiendo del signo (sentidos), resulta:

La relacin de transformacin nominal de un transformador es el cociente

Estando el transformador en vaco (i2=0). A continuacin, supngase que al segundo arrollamiento se conecta la impedancia de carga Zc (lineal). Esto motiva una corriente i2 , senoidal por serlo e2. Por el primer arrollamiento circula una corriente i1, que nada autoriza a su poner que tenga que ser igual a lai0 que circulaba con el transformador en vaco. Habindose aplicado una tensin U1= U1, nominal al primer arrollamiento, en el segundo aparece otra U2 que discrepa algo, pero no excesivamente de U2 vaco, luego

Los procesos que se producen al aplicar la carga sern estudiados detenidamente. Ahora bien, en esta primera visin, simplificada, del fundamento del transformador, se elude el estudio minucioso, que se suple por unas consideraciones de tipo energtico.Supngase que el transformador tiene muy pocas prdidas. Por el principio de la conservacin de la energa

Otra relacin aproximada es

A plena carga puede aceptarse en general como primera aproximacin

FINALIDAD DE LOS TRANSFORMADORES.Los transformadores se definen como mquinas estticas que tienen la misin de transmitir, mediante un campo electromagntico alterno, la energa elctrica de un sistema, con determinada tensin, a otro sistema con tensin deseada.Sacrificando rigor, para ganar concrecin, y en trminos ideales tiles, puede aadirse que la funcin de esta mquina consiste en transformar la energa (potencia), en el sentido de alterar sus factores segn la relacin

Hay que agregar que esta funcin se realiza con simplicidad y econmica mente (escaso mantenimiento, elevado rendimiento y coste bajo, en compa racin con mquinas rotatorias).Puede afirmarse que, en la preponderancia de la corriente alterna, el trans formador juega un papel principal.REFRIGERACIN.Las prdidas en los arrollamientos, en el ncleo, y en otros elementos, motivan el calentamiento de la mquina, que hay que limitar.Los principales medios refrigerantes que se utilizan, en contacto inmediato con los arrollamientos, son el aire y el aceite mineral. En sustitucin de este ltimo se emplean lquidos incombustibles especiales llamados askarel (nombres comerciales pyraleno, clophen). Esto establece una primera clasificacin: transformadores en seco y transformadores en bao de aceite (o askarel).El uso del aceite, frente al aire, est justificado por sus mejores caractersticas trmicas y elctricas.La parte activa del transformador va sumergida en aceite, dispuesta en un tanque o caja. La caja puede tener una superficie de refrigeracin considerable, a base de construirla con ondas, con tubos, o con radia dores adosados (eventualmente desmontables para el transporte).La caja elimina el calor, fundamentalmente por conveccin y por radiacin. La refrigeracin externa de la caja (ondas, tubos, o radiadores), puede efectuarse por conveccin natural, o bien forzada. Esto ltimo se consigue disponiendo ventiladores que activen la circulacin del aire (especialmente til en el caso de radiadores). Ello motiva la clasificacin: transformadores con refrigeracin natural y transformadores con refrigeracin forzada.En lo anterior, se ha venido suponiendo que el aceite, dentro de la caja, tiene un favorable movimiento natural de conveccin que realiza el transporte del calor entre las partes activas y la caja. El aceite puede tener circulacin forzada mediante una bomba. Por crcuto cerrado, se le hace pasar por un refrigerador (por ejemplo, a base de agua).Como sea que la potencia de un transformador viene limitada por un valor mximo de calentamiento admisible (apndice II), se comprende que la ventilacin forzada sea un medio eficaz para aumentar la potencia (economa en el coste). Esto conduce a la fabricacin de ciertos transformadores caracterizados por dos potencias: potencia a base de ventilacin natural y potencia con ventilacin forzada (ejemplo: transformador 15 000 - 18 000 kVA)El problema de la refrigeracin de las mquinas elctricas en general, y de los transformadores en particular, aumenta en dificultad a medida que crecen las potencias.. Lo anterior explica que los transformadores pequeos (para radio, etc.) se construyan, de la forma ms econmica, en seco con ventilacin natural por aire, sin ninguna complicacin. Los transformadores usuales de distribucin (10 -7- 1 000 kVA) se proyectan, normalmente, a base de bao de aceite con refrigeracin natural. En las potencias ms bajas, a base de caja lisa. A medida que aumentan las potencias, a base de caja con crecientes superficies de ondas o tubos. Para transformadores grandes se recurre a radiadores, que proporcionan mayores superficies. Adems, pueden entrar en consideracin las refrigeraciones forzadas por ventiladores o mediante bombas.

CONSERVACIN DEL ACEITE.El transformador es una mquina que apenas necesita conservacin. El elemento que mayor atencin requiere es el aceite. Los aceites minerales tienden a alterarse ( envejecimiento ), es decir, a oxidarse y a polimerizarse. Estas alteraciones merman las cualidades electrotcnicas del aceite. El envejecimiento es activado por la temperatura, la humedad, y el contacto con el oxgeno del aire, formando lodos y productos cidos.Para atenuar el envejecimiento se disponen los depsitos de expansin o conservadores de aceite. Al calentarse el transformador, con la carga, el aceite se dilata, con lo que fluye una parte hacia el depsito de expansin Este depsito tendr un nivel mnimo (transformador fro), y un nivel mximo (en caliente). As se consigue que la superficie del aceite en contacto con el oxgeno del aire sea menor. Adems, el aceite del depsito de expansin est ms fro que el de la capa superior de la caja.Adems, el aceite puede absorber humedad, lo que provoca un sensible descenso de su rigidez dielctrica. El depsito de expansin contribuye a evitar la humedad. En la entrada de aire del conservador puede disponerse un desecador qumico ( silicagel).

0TR0S DIELCTRICOS.En ocasiones (lugares pblicos, industrias qumicas, barcos, locales peligrosos, ahorro en primas de seguros, etc.) se sustituye el aceite por dielctricos resistentes al calor (askarel). En Espaa se usa el pyraleno. Se trata de hidrocarburos dorados, mezclados en convenientes proporciones a fin de lograr viscosidades no excesivas.

El pyraleno no origina con el calor mezclas explosivas con el oxgeno. Incluso con temperaturas relativamente elevadas es estable, o sea que no sufre alteraciones (envejecimientos) en contacto con el aire. En cambio es voltil y fcilmente absorbe humedad. Por este conjunto de caractersticas, y por su desagradable olor, los transformadores con pyraleno se suelen construir sin respiracin, habindose previsto un pulmn de aire, suficiente para que pueda compensar las variaciones de volmenes, evitando excesivas presiones. En ocasiones se prevn con respiracin, con desecador, y con una vlvula especia que evita los desagradables olores.El pyraleno tiene una densidad superior a la unidad. Por lo tanto, la toma de mues tras, para comprobar la humedad, hay que efectuarla en la parte superior del transformador, contrariamente a lo que ocurre con el aceite. Es gran disolvente de barnices, resinas, aceites, pinturas grasas, etc. Por consiguiente, la previsin del uso de aquel dielctrico, implica la construccin especial del transformador, evitndose el empleo de los mencionados productos. No se mezclar pyraleno con aceite.Los transformadores con pyraleno son ms costosos (aproximadamente 20 %) que a base de aceite, tambin ms pesados.El arco elctrico, adems de gasificarlo, descompone al pyraleno, originando productos nocivos, si bien inexplosivos. Tras largo empleo, actualmente te el uso de los askarel es objetado.Tratndose de transformadores pequeos (sin dificultad en la refrigeracin), se utilizan otros dielctricos slidos (incluso combustibles) que, colndolos a temperatura, embeben los devanados (parafina, asfalto, etc.)

POLARIDADES.En dos arrollamientos afectados por el mismo flujo (comn), como los que hasta ahora se vienen considerando, se dice que dos extremos tienen igual polaridad cuando, simultneamente, poseen potenciales de igual signo en relacin con los extremos opuestos. Se suponen marcados segn las siguientes designaciones. Se elegir, arbitrariamente, un extremo del devanado de ms alta tensin, que se marcar A. El de igual polaridad del devanado de ms baja tensin ser el a. Los otros extremos (alta y baja) se marcarn, respectivamente, B y b, siendo, igualmente, de la misma polaridad

REDUCCIN DE LOS VALORES DE UN TRANSFORMADOR A LA TENSIN DE UNO DE SUS ARROLLAMIENTOS.

En lugar de la reduccin del secundario al primario, en ocasiones se reduce el primario al secundario. Esto significa pasar al transformador relacin 1/1, a base de:Espiras secundarias N2Espiras primarias N1=N1*(1/rt)=N2^2Para esta reduccin se proceder igual que antes sustituyendo rt por la relacin inversa

As, en general, se puede hablar de la reduccin de un transformador a la tensin de uno de sus arrollamientos.

Esquema equivalente al transformador.Supngase el transformador de la figura. En el esquema se ha representado a base del secundario reducido al prima rio ( N'2 = N 1 ; E' 2 =E1) . Luego se han unido elctricamente, los puntos A y a, y, al ser E1 = E' 2 tambin se han pod do unir B y b, sin alteracin de los regmenes de corrientes y tensiones. Tampoco quedan alteradas si se pasa a los esquemas siguientes. En este ltimo, existe una bobina, sobre ncleo ferromagntico, que ha sido detenidamente estudiada. Luego, puede ser sustituida por el conjunto de una resistencia y una reactancia en paralelo que den el consumo.Ha parecido intuitivo el mtodo que se ha empleado para justificar el esquema equivalente al transformador. No obstante, ms brevemente, pudo haberse dicho que el esquema de la figura II-5, le es equivalente al transformador, en el sentido de que justifica (se corresponde con) el diagrama vectorial del transformador.

Esquema equivalente simplificado. Resistencia y reactancia de corto circuito de un transformador.

Dada la pequeez de I0, es frecuente despreciar tal valor, resultando

y el esquema equivalente aproximado simplificado es el de la figura II-6, 1a.

An puede reducirse ms, a base de escribir:Rcc = R1 + R2, resistencia de cortocircuito; Xcc = Xd1 + X'd2, reactancia de cortocircuito.Con ello queda el esquema bifilar, respectivamente el unifilar. El diagrama vectorial correspondiente vase en {d).Lo anterior pone de manifiesto que un transformador monofsico se comporta como u n elemento lineal , incluso si trabaja en la zona de saturacin, salvo en lo que concierne a la corriente de excitacin.La justificacin de las designaciones de Rcc y Xcc as como el inters prctico de estas magnitudes, se vern en breve.Est claro que el esquema de la figura II-5,2, sera sensiblemente ms simple a base de lo que se acaba de ver.Cuando no se quiere despreciar lo (he, !) y, no obstante, se desean emplear los prcticos conceptos Rcc y Xcc, se utiliza uno de los esquemas aproximados de la figura II-6,2. Los valores Rcc y Xcc los proporciona el ensayo en cortocircuito.Los RFe y Xu los facilita el ensayo en vaco.A partir de -los esquemas reducidos anteriores, se pueden formar los esquemas equivalentes de relacin rt. Se ha representado uno de ellos en la figura II-6,3. El transformador que se ve se supone ideal de relacin rt

3. DETERMINACIN TERICA DE PARMETROS ELCTRICOSEnsayo e n cortocircuito: tensin de cortocircuito, componentes.En la figura puede verse el transformador dispuesto para el ensayo en cortocircuito. Consiste en unir los bornes secundarios del transformador en cortocircuito (mediante impedancia despreciable). En esta disposicin, se aplica a l primario una tensin de ensayo U tal que , dicho arrollamiento, circule la intensidad nominal . Se ir aumentando la tensin hasta alcanzar un valor Ucc determinado por el hecho de que el ampermetro indique la intensidad nominal l llamada tensin de cortocircuito

Si la disposicin del ensayo real, con los aparatos de medida precisos, est dada en (a), en (b) se ha representado a base del esquema equivalente simplificado.Se ha t razado el diagrama vectorial del ensayo en cortocircuito.Est claro queUcc=Rcc*I1n+j*Xcc*I1nLas mediciones proporcionadas por los tres aparatos (A, V y W) permiten calcular y trazar todos los elementos del diagrama.

Los anteriores datos no suelen darse en valor absoluto (voltios), sino en la siguiente forma relativa:

Las impedancias (resistencias, reactancias) expresadas en tanto por ciento son ms significativas que en valores absolutos (.Q). Indican el tanto por ciento de cada de tensin, referida a la nominal, cuando por el elemento afectado circula la corriente nominal. Adems, con la operacin de reduccin a una determinada tensin (reduccin de secundario a primario, o viceversa) vara el valor Zcc mas no el Ecc, segn es fcil ver.Prdidas que se miden en el ensayo en cortocircuito.El ensayo en cortocircuito proporciona otro dato interesante, las prdidas en el cobre del transformador a plena carga!. En efecto, en este ensayo:a) prdidas en el hierro son despreciables,b) prdidas en el cobre son las mismas que las correspondientes al rgimen de plena carga.Prdidas y rendimientos en un transformador.Se van a considera, por ser de inters:i) prdidas por efecto Joule en los cobres,ii) prdidas en el circuito magntico.No se va a razonar en relacin con otrasTngase presente que aquellas prdidas vienen dadas, muy aproximada mente, por:i) ensayo en cortocircuito (Pee).ii) ensayo en vaco (P0).El rendimiento de un transformador, en carga, vale:

Siendo: P1 = potencia absorbida por el primario P2 = potencia cedida por el secundario PFc = prdidas en el hierro, Pcu = prdidas por efecto JOULE.ndice de cargaSe define el ndice de carga, C, del transformador, en tanto por uno.

Siendo:I1,I2 = intensidades a un determinado rgimen de carga, e I1n, I2n intensidades nominales.Tambin se recuerda que:PFe = prcticamente constantes (independientes del rgimen de carga), para una tensin de alimentacin fija (U1n)Pcu = disminuyen con el cuadrado de la carga,Pcu = R1*I1^2 + R2*I2^2 = Rcc I'2^2 = C^2*PccLuego el rendimiento, a un rgimen de carga C, es

Consecuenciasa) Para un ndice de carga determinado (C = constante), nC empeora con el factor de potencia de la carga.b) Para un factor de potencia fijo (cos 2 = constante) nC vara en funcin de C.

Interesa calcular el rendimiento mximo, nC maximo para un tipo de carga determinado (cos 2 = constante).

Ser mximo cuando

Sea mnimoCuyo mnimo se consigue cuando

osea

Es decir cuando las prdidas en el cobre se igualan a las prdidas en el hierroCada de tensin en un transformador.Imagnese un transformador siempre alimentado a la tensin nominal primaria U1n. En vaco proporcionar la tensin secundaria nominal U2n. Con el secunda rio a plena carga, y con un determinado factor de potencia (I2n, cos 2), la U2 ya no es la nominal, se designa U2c. Se denomina cada interna del transformador a

Esta cada de tensin se ms frecuentemente en tanto por ciento referida a la tensin nominal secundaria. Cada interna relativa

CONEXIONES TRIFSICAS

4. Grupos de Conexin de Transformadores TrifsicosPara relacionar las tensiones y las corrientes primarias con las secundarias, no basta en los sistemas trifsicos con la relacin de transformacin, sino que se debe indicar los desfases relativos entre las tensiones de una misma fase entre el lado de Alta Tensin y el de Baja Tensin. Una manera de establecer estos desfases consiste en construir los diagramas fasoriales de tensiones y corrientes, conociendo: la conexin en baja y alta tensin (estrella, tringulo o zig-zag), las polaridades de los enrollados en un mismo circuito magntico o fase, y las designaciones de los bornes. Lo que se presentar a continuacin son todos los tipos de conexiones para transformadores trifsicos: Deltadelta, delta-estrella, estrella-delta, estrella-estrella; tambin se mostrar mediante grficas el cambio que sufren los valores de corriente y voltaje a lo largo de las lneas y fases del circuito.

ndice Horario:Todos los arrollamientos montados sobre una misma columna abrazan en cada instante el mismo flujo comn y con el fin de precisar el sentido de las f.e.m. suponemos que el sentido de arrollamiento de las bobinas primarias y secundarias es el mismo. Si designamos con la misma letra los terminales homlogos en cuanto a polaridad instantnea de dos cualesquiera de estos arrollamientos montados sobre la misma columna, los vectores representativos de las f.e.m. respectivos se presentaran como se indica a continuacin. Dependiendo del tipo de conexin, las tensiones simples del primario y del secundario pueden no estar en fase, cosa que siempre ocurre en los transformadores monofsicos. Para indicar el desfase existente entre las tensiones simples, se suele utilizar el llamado ndice horario (ngulo formado por la aguja grande y la pequea de un reloj cuando marca una hora exacta), expresado en mltiplos de 30 (ngulo entre dos horas consecutivas, 360/12=30 ). El conocimiento del (ndice horario) es muy importante cuando se han de conectar transformadores en paralelo, dado que entonces, todos los transformadores deben tener el mismo ndice horario, para evitar que puedan producirse corrientes de circulacin entre los transformadores cuando se realice la conexin.

REL DE BUCHHOLZEn el campo de la distribucin y transmisin de la energa elctrica, el rel de Buchholz, tambin llamado rel a gas o rel de presin repentina, es un dispositivo de seguridad montado sobre algunos transformadores y reactores que tengan una refrigeracin mediante aceite, equipado con una reserva superior llamada "conservador". El rel de Buchholz es usado como un dispositivo de proteccin sensible al efecto de fallas dielctricas dentro del equipo.El rel tiene dos formas de deteccin. En caso de una pequea sobrecarga, el gas producido por la combustin de gas suministrado se acumula en la parte de arriba del rel y fuerza al nivel de aceite a que baje. Un switch flotante en el rel es usado para disparar una seal de alarma. Este mismo switch tambin opera cuando el nivel de aceite es bajo, como en el caso de una pequea fuga del refrigerante.

En caso de producirse un arco, la acumulacin de gas es repentina, y el aceite fluye rpidamente dentro del conservador. Este flujo de aceite opera sobre el switch adjunto a una veleta ubicada en la trayectoria del aceite en movimiento. Este switch normalmente activa un circuito interruptor automtico que asla el aparato antes de que la falla cause un dao adicional. El rel de Buchholz tiene una compuerta de pruebas, que permite que el gas acumulado sea retirado para realizar ensayos. Si se encuentra gas inflamable en el rel es seal de que existieron fallas internas tales como sobre temperatura o produccin de arco interno.En caso de que se encuentre aire, significa que el nivel de aceite es bajo, o bien que existe una pequea prdida. Los rels de Buchholz han sido aplicados a lo largo de la historia en la fabricacin de grandes transformadores desde la dcada del 40. Este dispositivo fue desarrollado por Max Buchholz (1875- 1956) en 1921.CONEXIONES TRIFSICAS Y USOS

5. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 6.1. Conexin delta - delta (-) La relacin de transformacin compuesta es:

Esta conexin tambin se denomina como triangulo-triangulo, y la relacin de voltajes entre primario y secundario viene dada por

Este tipo de conexiones se utiliza mucho en autotransformadores, cuando se quiere recuperar la cada de tensin por longitud de los alimentadores, debido a cierta distancia del circuito alimentador se tiene una cada en el voltaje de suministro por lo que es necesario transformar esa energa para recuperar de alguna manera esas prdidas para lo cual se utilizan estos transformadores con conexin delta-delta.

Ventajas: No tiene desplazamiento de fase No tiene problemas con cargas desequilibradas o armnicas Se puede quitar un transformador para mantenimiento o reparacin y queda funcionando con dos transformadores pero como banco trifsico, cuando hablamos de un banco de transformadores monofsicos y seria el 58% de su 100% de trabajo (Delta abierta). Los desequilibrios motivados por las cargas en el secundario se reparten igualmente entre las fases del primario, evitando los desequilibrios de flujos magnticos.Desventajas: Cuando las cargas estn desequilibradas los voltajes en las fases del trafo pueden desequilibrarse bastante. Los voltajes de terceros armnicos pueden ser muy grandes. No dispone de salida de neutro, tanto en el primario como en el secundario, con la consiguiente limitacin en su utilizacin. Cada bobinado debe soportar la tensin de red (compuesta), con el consiguiente aumento del nmero de espiras. No se puede suministrar energa con cuatro conductores. Cuando opera con altas tensiones de lnea, los costos de diseo de las bobinas son mayores.

6.1.2 Conexin delta estrella (-y)Este tipo de conexin no presenta muchos inconvenientes, pues su utilizacin ha de ser adecuada a las caractersticas generales que presenta la conexin en triangulo y estrella. Es muy empleado como conexin para transformadores elevador al principio de la lnea y no al final, porque cada fase del devanado primario ha de soportar la tensin entre fase de red.

La relacin de transformacin es

Ventajas: No presenta problemas con las componentes en sus voltajes de terceros armnicos. Es muy til para elevar el voltaje a un valor muy alto. Utilizando esta conexin en el lado de alta, se puede poner a tierra el neutro permitiendo que quede limitado el potencial sobre cualquier carga. Al producirse un desequilibrio en la carga, no motiva asimetra del flujo, por producirse un reparto entre las tres columnas del primario. Las ventajas que esta conexin presenta y los escasos inconvenientes motivan la utilizacin de este transformador tanto en trasmisin como en distribucin de energa.Desventajas: La falla de una fase deja fuera de operacin al transformador. No se dispone de neutro en el primario para conectarlo con la tierra. Esto no es precisamente un inconveniente, pues, por lo general en el circuito del primario del transformador hay una toma de tierra, sea en el generador, sea en el secundario del transformador elevador de tensin. El devanado en delta puede ser mecnicamente dbil. Debido al desplazamiento que existe en las fases entre las mitades de los enrollamientos, que estn conectados en serie para formar cada fase, los enrollamientos que estn en estrella interconectadas, requieren de un 15.5% ms de cobre, con el consiguiente aumento del aislamiento total. El tamao del armazn, debido a las razones expuestas anteriormente, es mayor con el aumento consiguiente del coste del transformador.

Conexin estrella estrella (y-y) La conexin y y o estrella estrella al igual que la triangulo triangulo el voltaje de lnea secundario es igual al voltaje de lnea primario multiplicado por el inverso de la relacin de transformacin. Esta conexin solo se utiliza cuando el neutro del primario puede unirse eficazmente al neutro de la fuente, corrientemente a travs de tierra, si los neutros no estn unidos, la tensin entre lnea y neutro resulta distorsionada (no senoidal). Sin embargo, puede emplearse la conexin estrella-estrella sin unir los neutros, si cada transformador posee un tercer devanado llamado terciario. Los terciarios de los tres transformadores se conectan siempre en triangulo y muchas veces se utilizan para alimentar los servicios de la sub-estacin en que estn instalados. La relacin de transformacin simple Ms se determina como cociente entre el nmero de espiras de una fase del primario y otra del secundario y coinciden con la relacin entre las ff.ee.mm. por fase de ambas en vaco

.La relacin de transformacin es la siguiente

Ventajas: La posibilidad de sacar un neutro, tanto en el lado de b.t como en el de A.T, y esto le permite obtener dos tensiones (230/400 V), o bien conectarlo a tierra como medida de seguridad en cierto tipo de instalaciones. Su buen funcionamiento para pequeas potencias, ya que adems de poder disponer de dos tensiones, es ms econmico, por aplicar una tensin a cada fase VL/3 y por consiguiente, disminuir el nmero de espiras, aunque ha de aumentar la seccin de los conductores, por circular la corriente de lnea IL por cada fase. El aumento de seccin de conductores favorece la resistencia mecnica a los esfuerzos de cortocircuito. Si una fase en cualquier bobinado funciona defectuosa, las dos fases restantes pueden funcionar resultando una transformacin monofsica, la carga que podra suministrar seria del 58% de la potencia normal trifsica. La construccin de los enrollamientos es ms dificultosa y su coste, ms elevado, especialmente cuando es para corrientes altas.Desventajas: Esta conexin es poco usada debido a las dificultades que presenta: Si las cargas en el circuito del transformador no estn equilibradas (es lo que comnmente ocurre), entonces los voltajes en las fases del transformador pueden llegar a desequilibrarse severamente. Los voltajes de terceros armnicos son grandes, debido a la no linealidad del circuito magntico del hierro. Los neutros negativos son muy inestables, a menos que sean slidamente conectados a una toma a tierra. Las unidades trifsicas de polaridad opuesta no pueden funcionar en paralelo, a no ser que la conexin de las fases del primario o del secundario de un transformador se invierta.

Conexin estrella delta (y-) En esta clase de transformadores las tres fases del bobinado primario estn conectadas en estrella y las del secundario en tringulo. Aqu el voltaje de lnea primario est relacionado con el voltaje de fase por: VL1 = 3 VF2, mientras que el voltaje de lnea secundario es igual al voltaje de fase secundario VL1 = VF2, por tanto la relacin de voltajes de fase es: m= VF1 / VF2, por lo que la relacin general entre voltajes de lnea ser:

Expresin que indica que la relacin de transformacin general de la conexin Yd es 3 veces mayor que la relacin de transformacin de voltajes de fase o de espiras.

La conexin estrella delta o estrella triangulo se usa generalmente para bajar de un voltaje alto a uno medio o bajo. Una razn de ello es que se tiene un neutro para aterrizar el lado de alto voltaje lo cual es conveniente y tiene grandes ventajas.La relacin de transformacin simple ser:

La relacin de transformacin ser de

Ventajas:Esta conexin no presenta problemas con los componentes en sus voltajes de terceros armnicos, puesto que se consume una corriente circulante en el lado de la delta (triangulo).Es conveniente para los transformadores reductores de tensin, debido a las caractersticas inherentes de los enrollamientos en estrella para altas tensiones y de los enrollamientos en triangulo para las bajas tensiones.No presenta problemas con los componentes en sus voltajes de tercero armnicos, puesto que se consume una corriente circulante en el lado de la delta (triangulo).El neutro del primario se puede conectar con la tierra.El neutro del primario se mantiene estable por el secundario en triangulo.Es estable con respecto a cargas desequilibradas, debido a que la delta redistribuye cualquier desequilibrio que se presente.Desventajas:Esta conexin tiene como desventaja que el voltaje secundario se desplaza en retraso 30 con respecto al voltaje primario del transformador, lo cual ocasiona problemas en los secundarios si se desea conectar en paralelo con otro transformador, siendo uno de los requisitos para conectar en paralelo, que los ngulos de fase de los secundarios del transformador deben ser iguales.No se puede disponer de un neutro en el secundario para conectar con la tierra o para una distribucin de cuatro cables, a menos que se disponga de un aparato auxiliar.Un defecto en una fase hace que no pueda funcionar la unidad trifsica, hasta que se le repare.El enrollamiento en el delta puede resultar dbil mecnicamente en el caso de un transformador elevador con una tensin en el secundario muy alta, o con una tensin secundaria medianamente alta y potencia pequea.

TRANSFORMACIN TRIFSICA UTILIZANDO DOSTRANSFORMADORES. Algunas de las conexiones ms importantes con dos transformadores son 4:1. Conexin Scott-T2. La conexin abierta (o V-V)3. Conexin Y abierta- abierta4. Conexin trifsica en T

La conexin Scott-TLa conexin Scott-T es una manera de obtener dos fases separadas 90 a partir de un suministro de potencia trifsica.La C.Scott-T consta de dos transformadores monofsicos con idntica capacidad. Uno tiene una toma en su devanado primario a 86.6% de su voltaje a plena carga. Estn conectados como se muestra en la figura 2-43a. La toma de 86.6% del transformador T2est conectada a la toma central del transformador T1.

La conexin abierta (o V-V)En ciertas situaciones no puede utilizarse un banco de transformadores completo para realizar una transformacin trifsica. Por ejemplo, supngase que un banco de transformadores - que consta de transformadores separados tiene una fase daada que se debe retirar para su reparacin. La situacin resultante se muestra en la siguiente figura, si dos voltajes secundarios que permanecen son VA= V 0 Y VB= V -120 V, entonces el voltaje que pasa a travs de la abertura que dej el tercer transformador est dado por:

Vc=-Va-VbVc=-V